BR112020013940A2 - current converter, and method for measuring currents - Google Patents
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Abstract
A invenção refere-se a um conversor de corrente (1). O conversor de corrente (1) compreende: um condutor primário (11); um alojamento (9), através do qual o condutor primário (11) é conduzido; um sensor indutivo em corrente alternada (13), o qual tem pelo menos uma bobina secundária (21) arranjada no alojamento (9); e um sensor de corrente de compensação (15), tendo uma bobina de compensação (23) arranjada no alojamento (9) para produzir um campo magnético de compensação, o qual compensa um campo magnético primário produzido pelo condutor primário (11) e tendo um magnetômetro (25) para detectar a soma do campo magnético primário e do campo magnético de compensação.The invention relates to a current converter (1). The current converter (1) comprises: a primary conductor (11); a housing (9), through which the primary conductor (11) is conducted; an alternating current inductive sensor (13), which has at least one secondary coil (21) arranged in the housing (9); and a compensating current sensor (15), having a compensating coil (23) arranged in the housing (9) to produce a compensating magnetic field, which compensates for a primary magnetic field produced by the primary conductor (11) and having a magnetometer (25) to detect the sum of the primary magnetic field and the compensating magnetic field.
Description
1 / 12 CONVERSOR DE CORRENTE, E, MÉTODO PARA MEDIR1/12 CURRENT CONVERTER AND METHOD OF MEASUREMENT
[001] A invenção refere-se a um conversor de corrente e a um método para medir correntes usando esse conversor de corrente.[001] The invention relates to a current converter and a method for measuring currents using that current converter.
[002] Em particular, a invenção refere-se a conversores de corrente para redes de média e alta tensão. Em sistemas de rede de CA (corrente alternada), os conversores indutivos de corrente são geralmente empregados, os quais baseiam-se sobre o princípio do transformador. No entanto, estes conversores indutivos de corrente não podem detectar correntes contínuas ou componentes de corrente contínua em correntes mistas. Em particular, a detecção de correntes contínuas ou componentes de corrente contínua é necessária para o monitoramento de redes elétricas que incorporam seções de transmissão de corrente contínua de alta tensão. Os sistemas de rede deste tipo são cada vez mais significativos, particularmente para a transmissão de baixa perda de energia elétrica a longas distâncias.[002] In particular, the invention relates to current converters for medium and high voltage networks. In AC (alternating current) network systems, inductive current converters are generally employed, which are based on the transformer principle. However, these inductive current converters cannot detect direct currents or direct current components in mixed currents. In particular, the detection of direct currents or direct current components is necessary for the monitoring of electrical networks that incorporate high voltage direct current transmission sections. Grid systems of this type are increasingly significant, particularly for the transmission of low power loss over long distances.
[003] O objeto da invenção é a descrição de um conversor de corrente aperfeiçoado e de um método para medir correntes aperfeiçoado, particularmente no que diz respeito à detecção de correntes alternadas e correntes contínuas.[003] The object of the invention is the description of an improved current converter and a method for measuring improved currents, particularly with regard to the detection of alternating currents and direct currents.
[004] De acordo com a invenção, este objetivo é cumprido por um conversor de corrente tendo as características da reivindicação 1, e por um método tendo as características da reivindicação 15.[004] According to the invention, this objective is accomplished by a current converter having the characteristics of claim 1, and by a method having the characteristics of claim 15.
[005] Configurações vantajosas da invenção são a matéria das reivindicações dependentes.[005] Advantageous configurations of the invention are the subject of the dependent claims.
[006] Um conversor de corrente de acordo com a invenção compreende um condutor primário, um alojamento através do qual o condutor primário é conduzido, um sensor indutivo em corrente alternada tendo pelo menos uma bobina secundária que é arranjada no alojamento, e um sensor de corrente de compensação tendo uma bobina de compensação que é arranjada[006] A current converter according to the invention comprises a primary conductor, a housing through which the primary conductor is conducted, an inductive alternating current sensor having at least one secondary coil which is arranged in the housing, and an compensation chain having a compensation coil that is arranged
2 / 12 no alojamento para produzir um campo magnético de compensação, o qual compensa um campo magnético primário produzido pelo condutor primário, e tendo um magnetômetro para detectar a soma do campo magnético primário e do campo magnético de compensação.2/12 in the housing to produce a compensating magnetic field, which compensates for a primary magnetic field produced by the primary conductor, and having a magnetometer to detect the sum of the primary magnetic field and the compensating magnetic field.
[007] Um conversor de corrente de acordo com a invenção permite a detecção, tanto de correntes alternadas quanto de componentes de corrente alternada em correntes mistas, e de correntes contínuas ou componentes de corrente contínua em correntes mistas.[007] A current converter according to the invention allows the detection of both alternating currents and alternating current components in mixed currents, and direct currents or direct current components in mixed currents.
[008] Para a detecção de correntes alternadas e componentes de corrente alternada de correntes mistas, o conversor de corrente particularmente incorpora um sensor indutivo em corrente alternada, o qual baseia-se sobre o princípio do transformador: uma corrente alternada ou componente de corrente alternada que flui no condutor primário gera um campo magnético primário de variação temporal, o qual inclui uma tensão secundária e uma corrente secundária na bobina secundária, por meio da qual a corrente alternada ou componente de corrente alternada que flui no condutor primário pode ser detectado(a).[008] For the detection of alternating currents and alternating current components of mixed currents, the current converter particularly incorporates an inductive alternating current sensor, which is based on the transformer principle: an alternating current or alternating current component flowing in the primary conductor generates a time-varying primary magnetic field, which includes a secondary voltage and a secondary current in the secondary coil, through which the alternating current or alternating current component flowing in the primary conductor can be detected (a ).
[009] Além disso, o conversor de corrente incorpora um sensor de corrente de compensação por meio do qual, em particular, correntes contínuas e componentes de corrente contínua de correntes mistas podem ser detectadas(os): uma corrente primária que flui no condutor primário gera um campo magnético primário no ambiente do condutor primário; uma configuração de corrente de compensação é aplicada à bobina de compensação para a geração de um campo magnético de compensação que compensa o campo magnético primário no local do magnetômetro, e por meio do qual a corrente primária é detectada.[009] In addition, the current converter incorporates a compensating current sensor by means of which, in particular, direct currents and direct current components of mixed currents can be detected: a primary current flowing in the primary conductor generates a primary magnetic field in the primary conductor's environment; a compensation current setting is applied to the compensation coil to generate a compensation magnetic field that compensates for the primary magnetic field at the location of the magnetometer, and through which the primary current is detected.
[0010] Consequentemente, um conversor de corrente de acordo com a invenção pode ser particularmente empregado de forma vantajosa para o monitoramento dos sistemas de rede tendo correntes alternada e contínua, ou[0010] Consequently, a current converter according to the invention can be particularly advantageously employed for monitoring network systems having alternating and direct currents, or
3 / 12 correntes mistas, em que o emprego de conversores de corrente contínua e corrente alternada separados seria, do contrário, necessário. A bobina de compensação do sensor de corrente de compensação pode assim ser instalada no mesmo alojamento que a pelo menos uma bobina secundária do sensor indutivo em corrente alternada de modo que, para a construção de um conversor de corrente de acordo com a invenção, um método de construção de alojamento possa ser empregado, o qual é conhecido dos conversores indutivos em corrente alternada convencionais e é comprovado nestes últimos. O conversor de corrente de acordo com a invenção pode ser construído separadamente, ou pode ser um constituinte de um conversor de tensão e corrente combinadas.3/12 mixed currents, where the use of separate direct current and alternating current converters would otherwise be necessary. The compensation coil of the compensation current sensor can therefore be installed in the same housing as at least one secondary coil of the inductive alternating current sensor so that, for the construction of a current converter according to the invention, a method housing construction can be used, which is known from conventional inductive converters in alternating current and is proven in the latter. The current converter according to the invention can be built separately, or it can be a constituent of a combined voltage and current converter.
[0011] De acordo com uma configuração da invenção, é provido que o sensor indutivo em corrente alternada compreende pelo menos um núcleo de medição e/ou pelo menos um núcleo protetor. Um núcleo de medição ou núcleo protetor deve ser entendido como um núcleo do ímã magnético macio de uma bobina secundária. Os núcleos de medição e protetores não diferem entre si em princípio, mas apenas no que diz respeito ao seu projeto para fins de medição ou proteção. O emprego de núcleos de medição e núcleos protetores permite a concentração do campo magnético primário gerado pelo condutor primário no local dos ditos núcleos.[0011] According to a configuration of the invention, it is provided that the inductive alternating current sensor comprises at least one measuring core and / or at least one protective core. A measuring core or protective core should be understood as a core of the soft magnetic magnet of a secondary coil. The measuring and protective cores do not differ in principle, but only with regard to their design for measurement or protection purposes. The use of measurement cores and protective cores allows the concentration of the primary magnetic field generated by the primary conductor at the location of said cores.
[0012] De acordo com uma configuração adicional da invenção, é provido que o magnetômetro é um magnetômetro de válvula de fluxo. Em particular, o magnetômetro de válvula de fluxo pode compreender dois núcleos de compensação configurados em um arranjo anular em torno do condutor primário dentro do alojamento, e um enrolamento de excitação enrolado na direção inversa em torno dos dois núcleos de compensação. Os magnetômetros de válvula de fluxo proveem uma vantagem sobre outros magnetômetros, por exemplo sobre sensores de efeito Hall, na medida em que eles emitem sinais sem deslocamento, ou apenas com deslocamento limitado.[0012] According to a further configuration of the invention, it is provided that the magnetometer is a flow valve magnetometer. In particular, the flow valve magnetometer may comprise two compensation cores configured in an annular arrangement around the primary conductor within the housing, and an excitation winding wound in the reverse direction around the two compensation cores. Flow valve magnetometers provide an advantage over other magnetometers, for example over Hall effect sensors, in that they emit signals without displacement, or only with limited displacement.
4 / 12 Além do mais, eles podem ser produzidos substancialmente a partir dos mesmos componentes e materiais que os sensores indutivos em corrente alternada, de modo que não seja necessário prover dispositivos protetores complexos e separados para a proteção dos componentes dos mesmos no alojamento. Os magnetômetros de válvula de fluxo com dois núcleos de compensação, em torno dos quais um enrolamento de excitação é enrolado na direção inversa, proveem adicionalmente uma vantagem em que perturbações do condutor primário por núcleos de compensação são substancialmente compensadas mutualmente.4/12 Furthermore, they can be produced substantially from the same components and materials as the inductive sensors in alternating current, so that it is not necessary to provide complex and separate protective devices to protect their components in the housing. The flow valve magnetometers with two compensation cores, around which an excitation winding is wound in the reverse direction, additionally provide an advantage in which disturbances of the primary conductor by compensation cores are substantially compensated mutually.
[0013] Poder ser adicionalmente provido que o magnetômetro de válvula de fluxo compreenda um núcleo adicional e um enrolamento secundário adicional, os quais são configurados em um arranjo anular em torno do condutor primário, externamente aos dois núcleos de compensação dentro do alojamento, e o enrolamento secundário adicional e a bobina de compensação sejam enrolados em torno do núcleo adicional. Por meio do núcleo adicional e do enrolamento secundário adicional, o sensor de corrente de compensação também pode ser empregado para a detecção de correntes alternadas ou componentes de corrente alternada, por exemplo, para a detecção de correntes alternadas ou componentes de corrente alternada, cuja a medição, o sensor indutivo em corrente alternada não é projetado e que, adicionalmente, não pode ser detectada pelos dois núcleos de compensação.[0013] It can be additionally provided that the flow valve magnetometer comprises an additional core and an additional secondary winding, which are configured in an annular arrangement around the primary conductor, externally to the two compensation cores inside the housing, and the additional secondary winding and the compensation coil are wound around the additional core. By means of the additional core and the additional secondary winding, the current compensation sensor can also be used for the detection of alternating currents or alternating current components, for example, for the detection of alternating currents or alternating current components, the measurement, the inductive alternating current sensor is not designed and which, in addition, cannot be detected by the two compensation cores.
[0014] Alternativamente, o sensor de corrente de compensação, no lugar de um magnetômetro de válvula de fluxo, pode compreender um magnetômetro com um sensor de efeito Hall. Por exemplo, o sensor de corrente de compensação pode compreender um núcleo do ímã que é configurado em um arranjo anular em torno do condutor primário, dentro do alojamento, em torno do qual a bobina de compensação é enrolada, e a qual incorpora um entreferro no qual o sensor de efeito Hall é arranjado. Por meio do sensor de efeito Hall, isso permite a soma do campo magnético primário[0014] Alternatively, the compensation current sensor, in place of a flow valve magnetometer, can comprise a magnetometer with a Hall effect sensor. For example, the compensation current sensor may comprise a core of the magnet which is configured in an annular arrangement around the primary conductor, inside the housing, around which the compensation coil is wound, and which incorporates an air gap in the which the Hall effect sensor is arranged. Through the Hall effect sensor, this allows the sum of the primary magnetic field
5 / 12 que é gerado pelo condutor primário e que o campo magnético de compensação que é gerado pela bobina de compensação seja detectado no local do sensor de efeito Hall, e a configuração da corrente de compensação que flui na bobina de compensação seja ajustada de modo que esta soma seja cancelada. O campo magnético é vantajosamente concentrado no local do sensor de efeito Hall pelo arranjo do sensor de efeito Hall no entreferro de um núcleo do ímã, em torno do qual a bobina de compensação é enrolada.5/12 that is generated by the primary conductor and that the compensating magnetic field that is generated by the compensating coil is detected at the location of the Hall effect sensor, and the setting of the compensating current flowing in the compensating coil is adjusted accordingly that this sum be canceled. The magnetic field is advantageously concentrated at the location of the Hall effect sensor by the arrangement of the Hall effect sensor in the air gap of a magnet core, around which the compensation coil is wound.
[0015] De acordo com uma configuração adicional da invenção, é provido que um alojamento de enrolamento esteja arranjado no alojamento, dentro do qual a pelo menos uma bobina secundária e a bobina de compensação estão arranjadas. Por meio do alojamento de enrolamento, que também é descrito como um invólucro do núcleo, um potencial elétrico pode ser estabelecido no ambiente das bobinas secundária e de compensação em que, por exemplo, o alojamento de enrolamento é aterrado.[0015] According to a further configuration of the invention, it is provided that a winding housing is arranged in the housing, within which at least one secondary coil and the compensation coil are arranged. By means of the winding housing, which is also described as a core housing, an electrical potential can be established in the secondary and compensating coil environment where, for example, the winding housing is grounded.
[0016] O alojamento de enrolamento é preferivelmente eletricamente isolado face ao alojamento. Por exemplo, o alojamento é preenchido com um gás isolante ou um fluido isolante, ou com um composto isolante. É assim impedido que uma tensão elétrica que esteja presente no alojamento, em particular uma alta tensão, seja transmitida ao alojamento de enrolamento.[0016] The winding housing is preferably electrically isolated from the housing. For example, the housing is filled with an insulating gas or an insulating fluid, or with an insulating compound. It is thus prevented that an electrical voltage that is present in the housing, in particular a high voltage, is transmitted to the winding housing.
[0017] De acordo com configurações adicionais da invenção, é provido que o sensor indutivo em corrente alternada compreende um primeiro circuito de medição, o qual é arranjado fora do alojamento e é eletricamente conectado a cada bobina secundária, e/ou que o sensor de corrente de compensação compreende um segundo circuito de medição, o qual é arranjado fora do alojamento e é eletricamente conectado à bobina de compensação e ao magnetômetro. Essas configurações da invenção proveem o arranjo dos circuitos de medição do conversor de corrente externamente ao alojamento. Com um resultado, os circuitos de medição podem ser arranjados, vantajosamente, em locais protegidos e facilmente acessíveis, por exemplo,[0017] According to additional configurations of the invention, it is provided that the inductive alternating current sensor comprises a first measuring circuit, which is arranged outside the housing and is electrically connected to each secondary coil, and / or that the The compensation current comprises a second measuring circuit, which is arranged outside the housing and is electrically connected to the compensation coil and the magnetometer. These configurations of the invention provide the arrangement of the measurement circuits of the current converter outside the housing. As a result, the measuring circuits can be advantageously arranged in protected and easily accessible locations, for example,
6 / 12 em um gabinete de comutadores.6/12 in a switch cabinet.
[0018] De acordo com uma configuração adicional da invenção, é provido que o sensor de corrente de compensação é desativável em que, em particular, a bobina de compensação é passível de curto-circuito. Esta configuração da invenção considera o fato de que um sensor de corrente de compensação requer energia elétrica para o fornecimento da bobina de compensação e do magnetômetro. É, portanto, vantajoso que o sensor de corrente de compensação deve ser configurado de uma maneira desativável, de modo que seja possível para o último apenas ser ativado quando necessário, particularmente em que uma corrente contínua ou um componente de corrente contínua deve ser detectado(a). O consumo de energia e custos operacionais do conversor de corrente podem ser vantajosamente reduzidos como um resultado. Além do mais, os custos de aquisição ou custos de aquisição inicial para o conversor de corrente podem ser reduzidos, em que um circuito de medição para o sensor de corrente de compensação é adquirido apenas se necessário e, potencialmente, é adquirido apenas adicionalmente em uma data posterior.[0018] According to a further configuration of the invention, it is provided that the compensation current sensor is deactivable in which, in particular, the compensation coil is liable to short circuit. This configuration of the invention considers the fact that a compensating current sensor requires electrical energy to supply the compensating coil and the magnetometer. It is therefore advantageous that the compensation current sensor must be configured in a deactivable manner, so that it is possible for the latter to only be activated when necessary, particularly where a direct current or a direct current component must be detected ( The). The energy consumption and operating costs of the current converter can be advantageously reduced as a result. In addition, the acquisition costs or initial acquisition costs for the current converter can be reduced, whereby a measuring circuit for the compensation current sensor is acquired only if necessary and potentially is purchased only additionally in one later date.
[0019] Uma configuração adicional da invenção provê um isolador de pino, sobre o qual o alojamento é arranjado. Esta configuração da invenção é particularmente vantajosa em que uma alta tensão está presente no condutor primário, a fim de garantir que o alojamento e o condutor primário sejam arranjados a uma altura suficiente, e sejam eletricamente isolados do chão.[0019] A further configuration of the invention provides a pin insulator, on which the housing is arranged. This configuration of the invention is particularly advantageous in that a high voltage is present in the primary conductor, in order to ensure that the housing and the primary conductor are arranged at a sufficient height, and are electrically isolated from the floor.
[0020] No método de acordo com a invenção para medir correntes por meio de um conversor de corrente de acordo com a invenção, uma corrente alternada ou um componente de corrente alternada de uma corrente que flui no condutor primário é detectada por meio do sensor indutivo em corrente alternada e, por meio do sensor de corrente de compensação, é detectada uma corrente contínua ou um componente de corrente contínua de uma corrente que flui no condutor primário.[0020] In the method according to the invention to measure currents by means of a current converter according to the invention, an alternating current or an alternating current component of a current flowing in the primary conductor is detected by means of the inductive sensor alternating current and, using the compensation current sensor, a direct current or a direct current component of a current flowing in the primary conductor is detected.
7 / 127/12
[0021] As propriedades, características e vantagens mencionadas acima da presente invenção, e a maneira em que elas são alcançadas, são elucidadas e esclarecidas por referência à seguinte descrição das modalidades exemplificativas, as quais são descritas em mais detalhes com referência aos desenhos. Nos desenhos: a Figura 1 mostra uma representação esquemática de uma modalidade exemplificativa de um conversor de corrente, a Figura 2 mostra uma representação esquemática seccional de uma unidade de conversor de corrente do conversor de corrente representada na Figura 1, a Figura 3 mostra uma representação esquemática do conversor de corrente representada na Figura 1, com o sensor de corrente de compensação desativado, a Figura 4 mostra uma representação esquemática de uma modalidade exemplificativa de um conversor de corrente de compensação, tendo um sensor de efeito Hall.[0021] The properties, characteristics and advantages mentioned above of the present invention, and the way in which they are achieved, are elucidated and clarified by reference to the following description of the exemplary modalities, which are described in more detail with reference to the drawings. In the drawings: Figure 1 shows a schematic representation of an exemplary current converter embodiment, Figure 2 shows a sectional schematic representation of a current converter current converter unit shown in Figure 1, Figure 3 shows a representation schematic of the current converter represented in Figure 1, with the compensation current sensor deactivated, Figure 4 shows a schematic representation of an exemplary mode of a compensation current converter, having a Hall effect sensor.
[0022] Componentes mutualmente correspondentes são identificados nas figuras pelos mesmos números de referência.[0022] Mutually corresponding components are identified in the figures by the same reference numbers.
[0023] A Figura 1 mostra uma representação esquemática de uma modalidade exemplificativa de um conversor de corrente 1. O conversor de corrente 1 compreende uma unidade de conversor de corrente 3, um isolador de pino 5, sobre o qual a unidade de conversor de corrente 3 é arranjada, e um pedestal 7, sobre o qual o isolador de pino 5 é arranjado e no qual uma caixa de terminais 8 é arranjada.[0023] Figure 1 shows a schematic representation of an exemplary mode of a current converter 1. The current converter 1 comprises a current converter unit 3, a pin isolator 5, on which the current converter unit 3 is arranged, and a pedestal 7, on which the pin insulator 5 is arranged and on which a terminal box 8 is arranged.
[0024] A Figura 2 mostra uma representação esquemática seccional de uma unidade de conversor de corrente 3. A unidade de conversor de corrente 3 compreende um alojamento 9, através do qual um condutor primário 11 é conduzido. No alojamento 9, um alojamento de enrolamento 10 em formato de toro é configurado, o qual é arranjado em torno do condutor[0024] Figure 2 shows a schematic sectional representation of a current converter unit 3. The current converter unit 3 comprises a housing 9, through which a primary conductor 11 is conducted. In housing 9, a torus-shaped winding housing 10 is configured, which is arranged around the conductor
8 / 12 primário 11.8/12 primary 11.
[0025] O conversor de corrente 1 compreende um sensor indutivo em corrente alternada 13 e um sensor de corrente de compensação 15.[0025] The current converter 1 comprises an inductive alternating current sensor 13 and a compensating current sensor 15.
[0026] O sensor indutivo em corrente alternada 13 da presente modalidade exemplificativa compreende dois núcleos protetores anulares 17 e dois núcleos de medição anulares 19, sobre os quais uma bobina secundária 21 é enrolada e cada uma delas é arranjada em torno do condutor primário 11 dentro do alojamento de enrolamento 10.[0026] The alternating current inductive sensor 13 of the present exemplary embodiment comprises two annular protective cores 17 and two annular measuring cores 19, on which a secondary coil 21 is wound and each one is arranged around the primary conductor 11 within of the winding housing 10.
[0027] O sensor de corrente de compensação 15 compreende uma bobina de compensação 23 e um magnetômetro 25. Na presente modalidade exemplificativa, o magnetômetro 25 é configurado com um magnetômetro de válvula de fluxo, e compreende dois núcleos de compensação magnética macios 27, um núcleo magnético macio adicional 29 opcional, um enrolamento de excitação 31 e um enrolamento secundário adicional 33 opcional. Os núcleos de compensação 27 e o núcleo adicional 29 respectivamente assumem uma configuração anular, e são arranjados em torno do condutor primário 11 dentro do alojamento de enrolamento 10. O enrolamento de excitação 31 é enrolado na direção inversa em torno dos dois núcleos de compensação 27. O enrolamento secundário adicional 33 é enrolado em torno do núcleo adicional 29. A bobina de compensação 23 é enrolada em torno dos dois núcleos de compensação 27 e do núcleo adicional[0027] The compensation current sensor 15 comprises a compensation coil 23 and a magnetometer 25. In the present exemplary embodiment, magnetometer 25 is configured with a flow valve magnetometer, and comprises two soft magnetic compensation cores 27, one optional soft magnetic core 29, an excitation winding 31 and an optional secondary winding 33. The compensating cores 27 and the additional core 29 respectively assume an annular configuration, and are arranged around the primary conductor 11 within the winding housing 10. Excitation winding 31 is wound in the reverse direction around the two compensating cores 27 The additional secondary winding 33 is wound around the additional core 29. The compensation coil 23 is wound around the two compensation cores 27 and the additional core
29.29.
[0028] Na operação do sensor de corrente de compensação 15, uma corrente alternada de excitação é gerada no enrolamento de excitação 31, a qual periodicamente aciona os núcleos de compensação 27 a um estado de saturação magnética. Como o enrolamento de excitação 31 é enrolado na direção inversa em torno dos dois núcleos de compensação 27, os campos magnéticos dos núcleos de compensação 27 assim gerados estão em oposição mútua. Os núcleos de compensação 27, e as voltas do enrolamento de[0028] When operating the compensation current sensor 15, an alternating current of excitation is generated in the excitation winding 31, which periodically drives the compensation cores 27 to a state of magnetic saturation. As the excitation winding 31 is wound in the reverse direction around the two compensation cores 27, the magnetic fields of the compensation cores 27 thus generated are in mutual opposition. The compensation cores 27, and the winding winding loops
9 / 12 excitação 31 arranjadas em torno dos últimos, são idênticos, inclusive com relação às direções de enrolamento dos mesmos, de modo que os campos magnéticos dos núcleos de compensação 27 sejam de magnitude igual, em que nenhum campo magnético externo esteja atuando sobre os ditos núcleos de compensação 27. No entanto, se um campo externo está atuando nos núcleos de compensação 27, isto resulta em magnitudes mutualmente diferentes dos campos magnéticos dos ditos núcleos de compensação 27, a diferença em que constitui uma medida da força do campo magnético do campo magnético externo. O campo magnético externo atuando nos núcleos de compensação 27 é a soma de um campo magnético primário gerado por uma corrente primária no condutor primário 11, e de um campo magnético de compensação gerado por uma corrente de compensação na bobina de compensação 23. A configuração da corrente de compensação na bobina de compensação 23 é ajustada de modo que o campo magnético de compensação compensa o campo magnético primário nos núcleos de compensação 27, ou os campos magnéticos dos núcleos de compensação 27 são de magnitude igual. A força da corrente da corrente de compensação assim constitui uma medida da força da corrente da corrente primária, e permite a medicação da mesma. A função dos núcleos de compensação 27 é a medição de correntes contínuas ou componentes de corrente contínua que flui no condutor primário9/12 excitation 31 arranged around the latter, are identical, including with respect to their winding directions, so that the magnetic fields of the compensation cores 27 are of equal magnitude, in which no external magnetic field is acting on the said compensation cores 27. However, if an external field is acting on the compensation cores 27, this results in magnitudes that are mutually different from the magnetic fields of said compensation cores 27, the difference in which is a measure of the strength of the magnetic field of the external magnetic field. The external magnetic field acting on the compensation cores 27 is the sum of a primary magnetic field generated by a primary current in the primary conductor 11, and a magnetic compensation field generated by a compensation current in the compensation coil 23. The configuration of the compensation current in the compensation coil 23 is adjusted so that the compensation magnetic field compensates for the primary magnetic field in the compensation cores 27, or the magnetic fields of the compensation cores 27 are of equal magnitude. The current strength of the compensating current thus constitutes a measure of the current strength of the primary current, and allows for its medication. The function of the compensation cores 27 is the measurement of direct currents or direct current components flowing in the primary conductor
11.11.
[0029] O núcleo adicional 29 opcional é empregado para a medição adicional das correntes alternadas ou componentes de corrente alternada que flui no condutor primário 11, por exemplo, para a medição de correntes alternadas ou componentes de corrente alternada, cuja medição os núcleos de medição 19 do sensor indutivo em corrente alternada 13 não são projetados. Assim, por meio da corrente de compensação na bobina de compensação 23, os campos magnéticos primários também são compensados, os quais são gerados no núcleo adicional 29 por correntes alternadas ou componentes de[0029] The optional additional core 29 is used for the additional measurement of alternating currents or alternating current components flowing in the primary conductor 11, for example, for the measurement of alternating currents or alternating current components, whose measurement the measuring cores 19 of the alternating current inductive sensor 13 are not designed. Thus, by means of the compensating current in the compensating coil 23, the primary magnetic fields are also compensated, which are generated in the additional core 29 by alternating currents or components of
10 / 12 corrente alternada que fluem no condutor primário 11. Componentes de corrente alternada da corrente primária e da corrente de compensação geram mudanças no campo magnético no núcleo adicional 29, que inclui uma corrente secundária no enrolamento secundário adicional 33. A configuração do componente de corrente alternada da corrente de compensação é, portanto, ajustada de modo que nenhuma corrente secundária seja induzida no enrolamento secundário adicional 33.10/12 alternating current flowing in the primary conductor 11. Alternating current components of the primary current and the compensating current generate changes in the magnetic field in the additional core 29, which includes a secondary current in the additional secondary winding 33. The configuration of the alternating current of the compensating current is therefore adjusted so that no secondary current is induced in the additional secondary winding 33.
[0030] Para a detecção das correntes secundárias que fluem nas bobinas secundárias 21, que são induzidas por uma corrente alternada ou um componente de corrente alternada que flui no condutor primário 11, o sensor indutivo em corrente alternada 13 compreende um circuito de medição primário 35. Para a geração da corrente de excitação que flui no enrolamento de excitação 31, a geração e o ajuste da corrente de compensação que flui na bobina de compensação 23 e, opcionalmente, para a detecção da corrente secundária que flui no enrolamento secundário adicional 33, o sensor de corrente de compensação 15 compreende um circuito de medição secundário[0030] For the detection of secondary currents flowing in the secondary coils 21, which are induced by an alternating current or an alternating current component flowing in the primary conductor 11, the inductive alternating current sensor 13 comprises a primary measuring circuit 35 For the generation of the excitation current flowing in the excitation winding 31, the generation and adjustment of the compensating current flowing in the compensation coil 23 and, optionally, for the detection of the secondary current flowing in the additional secondary winding 33, the compensation current sensor 15 comprises a secondary measuring circuit
37. O primeiro circuito de medição 25 é conectado por meio das primeiras linhas de conexão 39 às bobinas secundárias 21. O circuito de medição secundário 37 é conectado por meio das linhas de conexão secundárias 41 aos enrolamentos de excitação 31 e a bobina de compensação 23 e, opcionalmente, ao enrolamento secundário adicional 33. As linhas de conexão 39, 41 são trazidas para fora do alojamento de enrolamento 10 e do alojamento 9, e são conduzidas através do isolador de pino 5 para a caixa de terminais 8 e, por conseguinte, para os circuitos de medição 35, 37.37. The first measuring circuit 25 is connected via the first connection lines 39 to the secondary coils 21. The secondary measuring circuit 37 is connected via the secondary connection lines 41 to the excitation windings 31 and the compensation coil 23 and, optionally, to the additional secondary winding 33. Connection lines 39, 41 are brought out of the winding housing 10 and the housing 9, and are conducted through the pin insulator 5 to the terminal box 8 and therefore , for measuring circuits 35, 37.
[0031] O sensor de corrente de compensação 15 é desativável. Para este fim, os componentes das segundas linhas de conexão 41 que conectam a caixa de terminais 8 ao segundo circuito de medição 37 são conectados de forma destacável à dita caixa de terminais 8, por exemplo, por meio de uma conexão de encaixe. Além da liberação desses componentes das segundas[0031] The compensation current sensor 15 is deactivable. For this purpose, the components of the second connection lines 41 connecting the terminal box 8 to the second measuring circuit 37 are detachably connected to said terminal box 8, for example, by means of a plug-in connection. In addition to releasing these components from the second
11 / 12 linhas de conexão 41 da caixa de terminais 8, o enrolamento de excitação 31, o enrolamento secundário adicional 33 opcional e a bobina de compensação 23 são respectivamente passíveis de curto-circuito, por exemplo, por meio de um conector com pino de curto-circuito 43, que é conectável à caixa de terminais 8 no lugar dos ditos componentes das segundas linhas de conexão11/12 connection lines 41 of the terminal box 8, the excitation winding 31, the optional additional secondary winding 33 and the compensating coil 23 are respectively subject to short-circuit, for example, by means of a connector with pin short-circuit 43, which can be connected to terminal box 8 in place of said components of the second connection lines
41.41.
[0032] A Figura 3 mostra o conversor de corrente 1 com um conector com pino de curto-circuito 43, que, respectivamente, provoca um curto- circuito no enrolamento de excitação 31, no enrolamento secundário adicional opcional 33 e na bobina de compensação 23.[0032] Figure 3 shows the current converter 1 with a connector with short-circuit pin 43, which, respectively, causes a short circuit in the excitation winding 31, in the optional additional secondary winding 33 and in the compensation coil 23 .
[0033] O isolador de pino 5 é configurado como um isolador oco, e compreende uma pluralidade de blindagens de isolamento 6, as quais são, respectivamente, arranjadas em uma maneira anular em torno de um eixo geométrico longitudinal do isolador de pino 5. O isolador de pino 4 é formado, por exemplo, a partir de um material cerâmico, ou é configurado como um tubo de um plástico reforçado com fibra de vidro, sobre o qual blindagens de isolamento 6 de silicone são arranjadas.[0033] The pin 5 insulator is configured as a hollow insulator, and comprises a plurality of insulating shields 6, which are respectively arranged in an annular manner around a longitudinal geometric axis of the pin 5 insulator. pin insulator 4 is formed, for example, from a ceramic material, or is configured as a tube of glass fiber reinforced plastic, on which silicone insulation shields 6 are arranged.
[0034] O alojamento de enrolamento 10 é eletricamente isolado face ao alojamento 9. Por exemplo, o alojamento 9, para esse fim, é preenchido com um gás isolante, por exemplo, com hexafluoreto de enxofre ou nitrogênio, ou com um fluido isolante, por exemplo, com um óleo isolante ou com um composto isolante, por exemplo, com um composto isolante de silicone.[0034] The winding housing 10 is electrically isolated from housing 9. For example, housing 9, for this purpose, is filled with an insulating gas, for example, with sulfur or nitrogen hexafluoride, or with an insulating fluid, for example, with an insulating oil or with an insulating compound, for example, with an insulating silicone compound.
[0035] A modalidade exemplificativa representada nas figuras pode ser modificada em uma variedade de maneiras. Por exemplo, o sensor indutivo em corrente alternada 13 pode compreender um número de núcleos protetores 17 e/ou núcleos de medição 19 diferente de dois. Em particular, isso pode compreender, absolutamente, nenhum núcleo protetor 17 ou nenhum núcleo de medição. O sensor de corrente de compensação 15 pode[0035] The exemplary modality represented in the figures can be modified in a variety of ways. For example, the alternating current inductive sensor 13 may comprise a number of protective cores 17 and / or measurement cores 19 other than two. In particular, this can comprise absolutely no protective core 17 or no measuring core. The compensation current sensor 15 can
12 / 12 compreender adicionalmente um magnetômetro 25 que não seja um magnetômetro de válvula de fluxo, por exemplo, um magnetômetro 25 com um sensor de efeito Hall 49 (ver Figura 4).12/12 additionally comprise a magnetometer 25 other than a flow valve magnetometer, for example, a magnetometer 25 with a Hall 49 sensor (see Figure 4).
[0036] A Figura 4 mostra a representação esquemática de uma modalidade exemplificativa de um sensor de corrente de compensação 15, que compreende um núcleo do ímã 45 configurado em um arranjo anular em torno do condutor primário 11, dentro do alojamento de enrolamento 10, em torno do qual a bobina de compensação 23 é enrolada, e a qual incorpora um entreferro 47, no qual o sensor de efeito Hall 49 é arranjado. Por meio do sensor de efeito Hall 49, a soma do campo magnético primário que é gerado pelo condutor primário 11 e do campo magnético de compensação que é gerado pela bobina de compensação 23 é detectada no local do sensor de efeito Hall 49, e a configuração da corrente de compensação que flui na bobina de compensação 23 ajustada de modo que dita soma seja cancelada.[0036] Figure 4 shows a schematic representation of an exemplary embodiment of a compensation current sensor 15, which comprises a core of magnet 45 configured in an annular arrangement around the primary conductor 11, inside the winding housing 10, in around which the compensation coil 23 is wound, and which incorporates an air gap 47, in which the Hall 49 effect sensor is arranged. Using the Hall 49 effect sensor, the sum of the primary magnetic field that is generated by the primary conductor 11 and the compensating magnetic field that is generated by the compensation coil 23 is detected at the location of the Hall 49 effect sensor, and the configuration of the compensating current flowing in the compensating coil 23 adjusted so that said sum is canceled.
[0037] Embora a invenção tenha sido descrita e ilustrada em mais detalhes com referência a modalidades exemplificativas preferidas, a invenção não é limitada pelos exemplos descritos, e outras variações podem ser inferidas aqui por uma pessoa versada na técnica, sem se afastar do escopo de proteção da invenção.[0037] Although the invention has been described and illustrated in more detail with reference to preferred exemplary embodiments, the invention is not limited by the examples described, and other variations can be inferred here by a person skilled in the art, without departing from the scope of protection of the invention.
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